Upload
fernando-lopez-sandoval
View
507
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
I diplomado tecnología agroindustrial de los
cerealesModulo V: Industria del Maíz
Universidad Centro occidental “Lisandro Alvarado”
Decanato de AgronomíaPrograma Ingeniería Agroindustrial
Ing. Fernando López
INTRODUCION
Actualmente es el cereal más plantado en el mundo en volumen de producción, superando al trigo y el arroz. Su nombre deriva de la palabra taína mahís con que los indios del Caribe llamaban a esta planta.
El Maíz (Zea mays) es una planta gramínea anual originaria de México, con unos 7.000 años de antigüedad. Fue introducida en Europa en el siglo XVI.
Origen del Maíz• Origen en México y centro América• Restos arqueológicos revelan que el maíz comenzó a
cultivarse hace casi 5000 años en América. • constituyó la base de muchas culturas americanas
antiguas. Aztecas, Incas o Mayas centraban su alimentación en él.
• Los colonizadores españoles lo trajeron a España en el siglo XVI.
• A principios del siglo XVI comenzó a extenderse su cultivo por el norte de la península ibérica para pasar a extenderse en el siglo XVIII por el resto de Europa
• Se cree que los navegantes portugueses introdujeron el maíz en África a principios de 1500
• El maíz también llegó al sur del Asia a principios del 1500 (Brandolini, 1970), por medio de los comerciantes portugueses
• el maíz fue introducido en China a principios del siglo XVI por rutas marítimas y terrestres.
• El maíz se difundió como un cultivo alimenticio en el sur de Asia alrededor de 1550 y hacia 1650 era un cultivo importante en Indonesia, Filipinas y Tailandia.
• Hoy en día se encuentra cultivado prácticamente en todas las zonas del mundo.
Origen del Maíz
Composición química proximal de las principales partes del grano de maíz
(%)Componente químico pericarpio endospermo germen
Proteínas 3,7 8 18,4Grasa 1,0 0,8 33,2Fibra cruda 86,7 2,7 8,8Cenizas 0,8 0,3 10,5Almidón 7,3 87,6 8,3azúcar 0,34 0,62 10,8
Fuente: Watson, (1998)
Estructura del grano de maíz• Pericarpio: Capa exterior, capa protectora dura y fibrosa .Representa del 5 al 6% del peso del grano.
• Endospermo: Reserva energética, representa del 80-84% del peso del grano constituido por:– Endospermo periférico: Alto
contenido proteico, unidades de almidón pequeños y angulares.
– Endospermo vítreo: Gránulos de almidón recubierto por una matriz proteica adquiriendo forma poligonal.
– Endospermo harinoso: Se encuentra en la parte mas céntrica del grano, encapsulado por el endospermo vítreo. Gránulos de almidón mas grande y menos angulares.
• Germen, fuente del aceite de maíz, importante para usos alimenticios, medicinales o industriales.
Tipos de maízDentado
Envainado
Ceroso
Dulce
Reventón
Blando o harinoso
Duro
TIPOS DE MAIZ
Diferentes tipos de maíz obtenidos por cruzamientos e hibridación
.Producción De Maíz En Venezuela Dividido En Tres Partes.Estados Centrales: Aragua, Carabobo, algunas partes de Guárico.Estados Orientales: Monagas, Bolívar.Estados Occidentales: Yaracuy, Portuguesa, Barinas y Cojedes.
ZONAS DE PRODUCCION
La calidad de uso del maíz• La calidad de uso del maíz
• Dureza Endospérmica• resistencia mecánica. La dureza se debe a complejas
interacciones entre los componentes del endospermo, principalmente las proteínas y el almidón.
Estructura y composición del granoDepende de: VariedadPráctica de manejoClima, sueloCosecha y post-cosecha
Endospermo vítreo
Endospermo Harinoso
La calidad de uso del maíz
GrasaComponente
menor del grano de maíz, siendo su
concentración de alrededor del 5%.
La composición de ácidos grasos
determina, en gran medida, la calidad del aceite de maíz.
AlmidónLas aplicaciones del almidón son
múltiples. La modificación ya sea por vía química o
vía genética
El almidón waxy 100% de amilopectina. El
amilose extender original tenía 55-60 %de
amilosa, llegando a aproximadamente 80%.
Carotenoides
son constituyentes del grano que determinan aspectos de
calidad. Precursores de la
vitamina A
El contenido de carotenoides: de 25-
30 ppm para los maíces colorados y de 15-18 ppm en los
dentados.
Usos del maíz• Principal uso: • Alimentación Animal• Aceites, margarinas• Grits o copos de maíz (harinas), sémola para cerveza, Hojuelas
consumo humano• Jarabes de glucosa, maltosa, fructuosa, dextrosa. • Jarabes de alta fructuosa, otros edulcorantes y cristalizantes
Industria Farmacéutica: Almidones simples y modificados para obleas, comprimidos y grageas.Industria Textil: Almidones para el engomado, apresto y espesante para estampados. Industria papelera: Para masas y adhesivos
Productos del maíz
• Productos y bebidas en polvo. Se utilizan maltodextrinas que facilitan el proceso de secado sin alterar ni enmascarar sabores.
• Salsas y aderezos. El almidón modificado provee una excelente consistencia bajo condiciones de acidez, agitación y calentamiento
• Edulcorantes. Jarabe de maíz, Fructosa, Sorbitol, Glucosa.
• Productos lácteos. Utilizan maltodextrinas como agentes de secado por su capacidad de encapsular sabores y grasas. En quesos, el almidón aporta textura y retiene agua. En yogurt, budines y helados, las maltodextrinas aportan cuerpo y cremosidad.
Productos del maíz
Productos del maíz• Panificación. Las maltodextrinas, sólidos de jarabe
de maíz y almidones modificados, ayudan a controlar propiedades como la retención de agua en pasteles, la inhibición de cristalización en fórmulas de alto contenido de azúcar, la consistencia en rellenos cremosos, crema pastelera, etc.
• Productos cárnicos. Utilizan maltodextrinas y sólidos de jarabe de maíz para controlar propiedades de jamones y embutidos (sabor, agente de relleno, ligador de agua, apariencia más brillante, etc.)
• Confituras. Las maltodextrinas se utilizan como agentes de formación de pastillas comprimidas; humectantes y mejoradores de flexibilidad en caramelos suaves, etc.
Productos del Maíz
Molienda secaProductos elaborados:• Harina Cruda: Principal producto de la molienda, esta
constituida por partículas muy finas de endospermo. – Los rendimientos en la molienda seca: 48% de grits y 23%
de harina con una eficiencia de molienda del 65% al 70%.• Grits (Sémolas). Son fragmento de endospermo, más
o menos cubiertos de cáscara. Su tamaño es muy variable: de 0,5 mm a 0,3 mm.
• Harina precocida. Llamada también pregelatinizada, Presenta variados usos, para la preparación rápida de arepas y tortillas y para reemplazar parcialmente harina de trigo en la preparación de pastas y pan.
• Torta de germen. Procedente de la prensa, vendida directamente o utilizada para la elaboración de una harina para la alimentación animal, junto con el salvado.
MOLIENDA SECAMAÍZ AMARILLO
BOTANAS
MOLIENDA SECA
CEREALES PARA EL
DESAYUNO
CERVEZA
ALIMENTOS TRADICIONALES
FORRAJE
GRITS GRANULAD
O
Tecnología involucrada en el procesamiento de maíz. Molienda
seca
Tecnología involucrada en el procesamiento de maíz. Molienda
seca• El proceso de molienda seca consiste en la reducción del tamaño del grano y su posterior cernido y clasificación a fin de separar las diferentes fracciones.
Etapas del proceso: Limpieza de granos
• En esta etapa se elimina mediante una limpiadora y una separadora de piedras, restos de materiales gruesos (tusas y palos), restos de materiales extraños de menor tamaño. Separador vibratorio: Su función es separar las partículas mas pequeñas y más grandes que los granos de maíz, mediante dos tamices de diferente calibre y con el movimiento vibratorio longitudinal que ofrecen los dos motores, las partículas se extraen con un flujo de aire.
Limpieza de granos• Aspirador de aire: Su función es
separar las partículas ligeras como el polvo del maíz. Posee unas membranas que ajustan el aire de los canales de aspiración y otras regulan el total de aire aspirado.
Separador de gravedad: Permite separar las partículas ligeras que no fueron separadas por los equipos anteriores, mediante el movimiento vibratorio generado por dos motores se separan la pequeñas partículas y se extraen por succión de aire.
Limpieza de granos• Separador magnético: Su función es separar
las partículas metálicas de los granos de maíz mediante unos magnetos.
Acondicionamiento del grano• Pre mojo: Se aplica humectación mediante una rosca
humectadora, con el fin de lograr una mejor separación del germen, pericarpio y endospermo.
Humectador: Su función es humectar y remover el maíz antes de pasar al pulidor, controla automáticamente la entrada simultánea de agua y maíz.
Con vapor: el grano es humectado y luego acondicionado con vapor a baja presión, la temperatura de vapor es de 100ºC, Este acondicionamiento es vital para facilitar el desprendimiento o rotura vertical del pericarpio del grano de maíz en el pulidor.
Desgerminación• Definición: Implica la eliminación o separación del
salvado, es decir, el pericarpio, la cubierta de la semilla, epidermis nuclear, capa de aleurona y el germen. En esta operación el grano se fractura y se separa en dos corrientes. Corriente 1: concha + germen + endospermo pequeño. Corriente 2: endospermo con poco germen y concha.
• Desgerminadores:– Impacto– Masa cilíndrica (Pulidores)
Desgerminación• Desgerminadores de Impacto: la separación se basa en el
impacto de las tetillas del roto contra en grano– Desgerminador beal y el modelo MHXK buhler
• Desgerminadores de masa cilíndrica o pulidor:– Remueve la concha y el germen del maíz por la fricción
interna entre grano y grano.– Funcionan bajo el concepto de la pulidora de arroz
Laminacion• Acondicionamiento del grist:
– El endospermo se acondiciona para la pre cocción en un tornillo sin fin con rociador incorporado.
– la cantidad de agua que se agrega es de aproximadamente 10 % en relación a la cantidad de maíz.
• Pre cocción: Proceso hidrotermico, en la cual ocurre la pre gelatinización de los almidones aumentando la capacidad de absorción de agua.
• presión de vapor entre 20-25 PSI y una temperatura entre 90 y 110ºC.
laminación• Objetivo de la laminación:
– Conferir al endospermo la característica de formar una masa adecuada para su uso final entregándola como hojuela a la molienda
• Conceptos asociados a la laminación:– Gránulos de almidón: Forma natural en que se
presenta los almidones, con características y forma especifica para cada tipo de fuente
propiedad Maíz dentado Maíz ceroso Maíz amiláceo
trigo arroz papa yuca
fuente cereal cereal cereal cereal cereal Raíz Raíz
Diámetro (µ) 5-30 5-30 5-30 1- 45 1 - 3 5 - 100 4 - 35
forma Ppligonal redonda
Poligonal redonda
Poligonal redonda irregular
Redonda lenticular
Esférica poligonal compuesta
Oval esférica Oval truncada
Tabla 1. forma y tamaño de los gránulos de almidón
Laminación• Gelatinización: gránulos de almidón se exponen al
calor y a humedad al mismo tiempo, gelatinizan; es decir, se hinchan por la adsorción de agua por los grupos hidroxilo, aumenta su viscosidad, los gránulos pierden su birefringencia.
La gelatinización depende de:• Tipo de almidón.• Concentración del almidón.• Temperatura.• Presencia de otros solutos• Esfuerzo cortante o la fricción durante el procesamiento
laminación•Retrogradación: incremento progresivo de las asociaciones intermoleculares con expulsión del agua atrapada y el consiguiente aumento de la rigidez.
Cambios producidos por la retrogradación de los almidones:
• Reducción de la viscosidad o consistencia• Perdida de la capacidad de absorber agua• Cambios texturales de los productos (endurecimiento)• Cambios sensoriales (arenosidad, sequedad)• Deshidratación• Pérdida de la claridad de las pastas.
Laminación• Proceso de laminación de hojuelas: El endospermo
pre cosido se dosifica a través de un cilindro de alimentación, el par de rodillos laminadores se obtienen las hojuelas con un tamaño de 1 cm de diámetro y 1 mm de espesor. Este proceso depende de:– Tamaño del grano– Acondicionamiento del grano– Presión de los rodillos– Condiciones físicas de los rodillos
Secado: secadora de lecho fluidizado, el cual transmite calor por convección.
• aire caliente a una temperatura entre 100 y 110ºC,
• el tiempo de residencia: entre 5 y 7 minutos,
• las hojuelas son enfriada con aire a temperatura ambiente.
Descripción del proceso de laminación
Consistencia• CONCEPTO DE CONSISTENCIA:
• MEDIR
• IMPORTANCIA DE LA CONSISTENCIA:– CONOCER SUAVIDAD AMASADO
– CONSISTENCIA
GRADO DE PRECOCCION
CAPACIDAD DE ABSORCION DE AGUA
MASA SUELTA
MASA DURA
ALTA
BAJA
MoliendaConcepto: reducir la granulometría de la hojuela, de tal forma que ayude a la formación de la masa
– Producto grueso masa áspera– Producto muy fino grumos
Objetivo de la molienda: • Llevar la hojuela a la granulometría, humedad y nivel
vitamínico requerido, cumpliendo con los estándares de calidad y volumen de producción requerido
molinos• La harina precocida era producida por molinos
de martillo• En la actualidad se utiliza cilindros estriados
con velocidad diferencial y diferente tamaño de estría
• Molinos cilíndricos inclinados:– 27º de inclinación.– Uso muy común en la industria.
• Molinos cilíndricos horizontales:– Disposicion horizontal– Celda de carga en la alimentacion– Molinos OCRIM: modelo con cernido y aspirado
intermedio
Molinos• Estrías y ángulo de inclinación:El numero de estrías varia para un molino de 250 mm.
– Molino pre-molienda: entre 200 y 300.– Molino B1: de 400 a 500– Molino B2: de 600 a 700.– Molino C1: de 800 a 900.– Molino C2: 900 a 1000.
• Angulo de corte:– Entre 30 y 45º para Angulo de corte– Entre 65 y 70º para ángulo de espalda
Descripción del proceso de molienda
Molienda Húmeda
MOLIENDA HÚMEDA: Es un proceso altamente sofisticado que por medios físicos y químicos separa los componentes del grano de maíz en una serie de productos útiles.
INDUSTRIALIZACION DEL MAIZMOLIENDA HUMEDA
MAÍZ AMARILLO
ACEITE
MOLIENDA HUMEDA
ÁCIDO CÍTRICO
GLÚTEN
GERMEN
FORRAJE
LECHADA DE ALMIDON
PASTA
DEXTROSA MONOHIDRATADA
SORBITOL
LISINA
COLOR CARAME
LO
ETANOL
GLUCOSA Y
JARABES
ALMIDÓN MODIFICADO
DEXTRINASFÉCULA DE MAÍZ
MALTO DEXTRINAS
ALMIDÓN INDUSTRIAL
DEXTROSA
ALTA FRUCTOSA
DEXTROSAANHIDRA
Molienda HúmedaSub. Productos • Almidón de maíz (maicena):En productos
horneados baja la fuerza del gluten , suaviza la miga, texturiza y dora la corteza.
• Almidón modificado - vía ácida: En confitería se utiliza para creación de gomas, usado también en industria textil.
• Ester de almidón : Usado en industria textil . • Glucosa: Utilizada en creación de confites,
caramelos, helados y jarabes. • Dextrinas: Se usa como insumos para
adhesivos.
Molienda Húmeda• Caramelo (colorante): Producto de la tostación
de la glucosa, provee de color a bebidas sin alcohol.
• Adhesivos: De la unión de glucosa, dextrina, jabón anhidro, bórax.
• Gluten feed: Se le da al ganado, por su contenido proteico.
• Gluten meal: Alimento para aves de corral.• Malto dextrina: Sirve en alimentos para
extender y dar cuerpo. Posee moderado poder edulcorante, sabor dulce.
INDUSTRIALIZACION DEL MAIZ
MAÍZ BLANCO
BOTANAS
NIXTAMALIZACIÓNTORTILLA
MASA
OTROS ALIMENTOS TRADICIONA
LES
FORRAJE
MOLIENDA HUMEDA HARINA
PROCESO DE NIXTAMALIZACIÓN
NIXTAMAL (CAL GRANO
COCIDO)
COCCION CON CAL/ REMOJO/LAVADO
CALAGUA
MOLINOS DE PIEDRA
MASA (CAL PASTA
COCIDA)
MOLINO DE PIEDRA O MOLINOS DE MARTILLO
MODIFICADO
HORNEADOSECADO MOLINO DE
MARTILLO TAMIZADO MEZCLADO
FREIDO
EXTRUSIÓN
Cocción: Maíz al 12.5% H (base 1 kg) se le agrega cal (8-10g) y agua (3 L). Tiempo 10-40 min a 85-100 C
PROCESO DE NIXTAMALIZACIÓN
Molienda húmeda: molino de piedras (lava o de óxido de aluminio) : se obtiene masa a 51% H
Remojo 14-18 hrs.
Drenado y lavado: se obtiene nixtamal aprox. a 48 % H.
A partir de la masa se siguen tres opciones: Laminado, cortado y horneado (280-300 C/1 min): Tortillas 42 % H Extruído y freído (160-180 C/1 min): para botanas (2% H) Obtención de harina de maíz nixtamalizada
OBTENCIÓN DE HARINA NIXTAMALIZADA
SECADO
Etapa 1: Instantáneo alta temperatura
Etapa 2: A contracorriente baja temperatura
Molienda seca (molino de martillo o rodillos)
Clasificación y mezclado por granulometría
Tamizado/aspiración
Masa (36 % Humedad)
HARINA DE MAIZ (10 % Humedad
AUMENTA LA BIO DISPONIBILIDAD DE VITAMINAS
CAMBIOS DEL GRANO POR NIXTAMALIZACIÓN
DESPRENDIMIENTO Y REMOCIÓN DEL PERICARPIOHINCHAMIENTO DE LOS GRÁNULOS DE ALMIDÓN:
GELATINIZACIÓN
RETROGRADACIÓN
AUMENTA LA CONCENTRACIÓN DEL CALCIÓ
OTROS PRODUCTOS DEL MAIZ
Flujo grama del proceso de elaboración de aceite de maíz
Recepción de la materia prima (Germen acondicionado)
Prensado
Agotado con hexano
Filtrado
Neutralización
Lavado acuoso
Blanqueo (105ºC)
solvente
Impurezas solidas
Jabón remanente
Arcilla activada
Flujo grama del proceso de elaboración de aceite de maíz
filtrado
winterizado
Filtrado
Desodorizacion (218-235ºC)
Envasado
Aceite refinado
Constituyentes volátiles
Material insoluble
arcilla
Flujograma del proceso de elaboración de cereales para
desayuno
Diagrama de Flujo Componentes de la Máquina para producir cereal de desayuno1. Mezclador de harina
2. Transportadora de tornillo3. Extrusora de tornillo doble 4. Transportadora de aire5. Maquina de producir hojuelas6. Transportadora de aire7. Secadora con cinta continua
8. Trasportadora elevada 9. Alimentador vibrante
10. Maquina para hornear11. Transportadora de aire12. Maquina de revesimiento de azúcar13. Secadora con cinta continua extendida14. Transportadora de enfriamiento
Obtención de etanol a partir de maíz
Obtención de etanol a partir de maíz
PLA = Acido Polilácticoun polímero versatil obtenido del maíz, u otros cultivos renovables, con alto contenido de almidón que se utilizaran para obtener dextrosa, que es un azúcar naturalLa dextrosa se convierte en ácido lactico mediante un proceso de fermentación, para convertírse en una materia de características similares al plástico a través de un proceso de polimerización
El proceso necesita dextrosa para obtener PLA, el maíz es un producto que tiene abundante almidón. Se utiliza maíz porque es el producto más abundantedel que se puede obtener azúcar natural que actualmente existe en todo el mundo
¿Qué es PLA?
PROCESO DE PRODUCCION DEL PLA
Polymer Modification
Acido lácticoFermentaciónDextrosa que es un tipo de azúcar
MAÍZ
Proceso fisico quimico se obtiene el monómero
PolimerizaciónLactide el producto quimico que se obtiene
Proceso de fabricación del envase
PLA Obtención del ácido poliláctico
ALMIDÓN
PROPIEDADES INDUSTRIALES DEL PRODUCTO
Vasos y envases fabricados con PLA posee excelentes propiedades:
Gran claridad y brillo (similar al APET)Gran rigidez (similar al PS)Gran resistencia (similar al APET)Barrera a sabores y oloresResistencia a grasas y aceiteExcelentes propiedades de impresiónCosto de producción mas economico
VENTAJA DE ESTA TECNOLOGIAPLA
• Al nivel ambiental estos envases plásticos se descomponen mucho mas fácil y en menor tiempo
• Las condiciones óptimas para realizar un proceso controlado de compostaje industrial deben ser a 60ºC y 95% de humedad.
• Bajo estas óptimas condiciones, los envases de PLA se descomponen en compost en un plazo de 45-60 días (6-8 semanas)
día 1 día 15 día 30 día 45 día 58
Pasos a seguir para mantener una buena calidad
del grano de maíz1. Sanidad de las instalaciones:
– Limpieza y cordón sanitario de los silos.2. Análisis de recepción:
– Normas COVENIN a utilizar. 612-1982. “muestreo” y 1935-87 “maíz para uso industrial”
3. recepción
4. Acondicionamiento:– Limpieza– Secado– Protector contra insectos
5. Almacenamiento y conservación.
6. Ventilación:– Ventilación secante hasta estabilizar el
grano– Ventilación de mantenimiento
Pasos a seguir para mantener una buena calidad
del grano de maíz
Pasos a seguir para mantener una buena calidad
del grano de maízOBJETIVOS DE LA VENTILACION:• Impedir la migración y condensación de
humedad debido a los cambios de la temperatura durante el día y la noche, sobre todo cuando se almacena en silos metálicos.
• Evitar la formación de focos de calor.• Remover los olores de la masa de granos,
generados por la respiración.• Establecer condiciones para refrescar el
grano.
Migración de la humedad• Grano caliente y temperatura ambiente fresca. En
este caso, la temperatura del aire y del grano decrece cerca de la pared,
• Grano fresco y temperatura ambiente caliente. La temperatura del aire y del grano aumenta cerca de la pared del silo, el aire caliente asciende por disminución de su densidad y al chocar con el techo,
Pasos a seguir para mantener una buena calidad del grano de
maíz7. Perfil de calidad:
– Humedad– Impurezas– G.D.T– G.D. por calor– Germen dañado
8. Despachos9. Control de plagas
Importancia del laboratorio de control de
calidad1. Importancia económica del
laboratorioa) Para determinar las condiciones de recibo
de los granos de los productores.b) Para controlar los procesos internamente
2. Funciones del laboratorio de granos
a) Predictivas: Durante la recepción, seguimiento de los procesos.
b) De controlc) De investigación
Importancia del laboratorio de control de
calidad3. Características del laboratorioa) Repetitividadb) Imparcialidadc) Seguridadd) Planificacion de los trabajos
Higiene y seguridad en el laboratorio de control de
calidada) Normas de higiene
• Trabajar con orden y limpieza• Actuar responsablemente• Atención a lo desconocido
b) Protección• Cuidar los ojos.• Vestimenta en el laboratorio• Uso de guantes
c) Precauciones especificas